DE102018130291A1 - Verfahren zum Herstellen einer Trennmembran eines Druckmessaufnehmers und Druckmessaufnehmer - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Trennmembran eines Druckmessaufnehmers und Druckmessaufnehmer Download PDF

Info

Publication number
DE102018130291A1
DE102018130291A1 DE102018130291.6A DE102018130291A DE102018130291A1 DE 102018130291 A1 DE102018130291 A1 DE 102018130291A1 DE 102018130291 A DE102018130291 A DE 102018130291A DE 102018130291 A1 DE102018130291 A1 DE 102018130291A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
membrane
diffusion
diamond
inhibiting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018130291.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Kristine Bedner
Thomas Uehlin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Priority to DE102018130291.6A priority Critical patent/DE102018130291A1/de
Publication of DE102018130291A1 publication Critical patent/DE102018130291A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0007—Fluidic connecting means
    • G01L19/0046—Fluidic connecting means using isolation membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0039—Inorganic membrane manufacture
    • B01D67/0072—Inorganic membrane manufacture by deposition from the gaseous phase, e.g. sputtering, CVD, PVD
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1216—Three or more layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/021—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/022—Metals
    • B01D71/0223—Group 8, 9 or 10 metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/022—Metals
    • B01D71/0223—Group 8, 9 or 10 metals
    • B01D71/02232—Nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/325—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with layers graded in composition or in physical properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/36—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including layers graded in composition or physical properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
    • G01L19/0645—Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Trennmembran für einen Druckmessaufnehmer mit wenigstens folgenden Schritten:- Bereitstellen einer Trennmembran (S100);- Beschichten einer ersten Membranseite der Trennmembran mit einer gegenüber Wasserstoffionen diffusionshemmenden Schicht, insbesondere einer diffusionshemmenden Goldschicht (S200);- Beschichten zumindest der diffusionshemmenden Schicht mit einer diamantartigen Kohlenstoffschicht (S300).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Trennmembran für einen Druckmessaufnehmer und einen Druckmessaufnehmer mit einer solchen Trennmembran.
  • Zum Erfassen von Drücken eines Prozessmediums werden häufig Druckmittler eingesetzt, welche einen Gehäusekörper aufweisen, an dem eine Trennmembran, unter Bildung eines mit einer Druckübertragungsflüssigkeit gefüllten hydraulischen Kammerverbundes zwischen dem Gehäusekörper und der Trennmembran, druckdicht befestigt wird, wobei sich ein hydraulischer Pfad durch den Gehäusekörper erstreckt, um den an der Trennmembran anstehenden Druck eines Prozessmediums zu übertragen.
  • Die in dem hydraulischen Kammerverbund eingeschlossene Druckübertragungsflüssigkeit, die meistens ein Öl umfasst, bewirkt, dass ein Druck, welcher an der dem Prozessmedium zugewandten Seite der Trennmembran anliegt, an ein Drucksensorelement zum Erfassen eines Druckmesswertes geleitet wird. Hierbei gilt es, um einen optimalen Betrieb des Druckmittlers über eine lange Lebensdauer von einigen Jahren bis hin zu einigen Jahrzehnten, zu gewährleisten, dass sich das Volumen innerhalb des Druckmittlers nicht wesentlich verändern sollte, da sonst eine Verfälschung des zu übertragenden Druckes und somit des Druckmesswertes erfolgen würde.
  • Insoweit, als dass eine solche Verfälschung aufgrund von sich im Inneren bildenden oder von außen eindiffundierten Wasserstoff, bspw. in Form von Wasserstoffmolekülen, Wasserstoffatomen und/oder Wasserstoffionen, hervorgerufen wird, ist es bekannt, dass Vorkehrungen getroffen werden, um eine solche Verfälschung zu vermindern.
  • So schlägt bspw. die DE 10 2013 110 968 A1 ein Wasserstoffabsorptionsmaterial vor, welches in der eingeschlossenen Druckübertragungsflüssigkeit platziert wird, sodass Wasserstoffatome absorbiert werden.
  • Ebenfalls ist es bekannt, dass um die Diffusion zu begrenzen, die Membran zusätzlich beschichtet wird. Für gewöhnlich handelt es sich dabei um galvanisch abgeschiedene Goldschichten. Für eine effiziente Reduzierung der Diffusion sind galvanische Schichtdicken von bis zu 40 µm (Mikrometer) Gold notwendig. Nachteilig an dieser Variante sind jedoch die relativ hohen Kosten aufgrund einer relativ dicken Goldschicht, eine mögliche negative Veränderung der mechanischen Eigenschaften der ursprünglichen Trennmembran aufgrund der relativ dicken Goldschicht und die Gefahr der mechanischen Abnutzung der Goldschicht.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und dem Druckmessaufnehmer gemäß Patentanspruch 7.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Trennmembran für einen Druckmessaufnehmer umfasst wenigstens folgende Schritte:
    • - Bereitstellen einer Trennmembran;
    • - Beschichten einer ersten Membranseite der Trennmembran mit einer gegenüber Wasserstoffionen diffusionshemmenden Schicht, insbesondere einer diffusionshemmenden Goldschicht;
    • - Beschichten zumindest der diffusionshemmenden Schicht mit einer diamantartigen Kohlenstoffschicht.
  • Erfindungsgemäß wird eine neues Schichtsystem vorgeschlagen, dass die Funktion einer Diffusionsbarriere gegenüber Wasserstoff hat, jedoch die oben genannten Nachteile nicht mit sich bringt. Das Schichtsystem besteht aus zwei Funktionsschichten: Erstens einer hochwertigen dünnen Schicht von vorzugsweise einigen zehntel Nanometern (nm), bevorzugt aus Gold, wegen der Eignung als Diffusionsbarriere gegen Wasserstoff und zweitens aus einer dickeren Schutzschicht.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die diffusionshemmende Schicht mittels einer Atomlagenabscheidung aufgebracht/abgeschieden wird. Die Schicht, vorzugsweise Goldschicht wird somit also auf die Membranoberfläche mittels Atomlagenabscheidung (engl.: atomic layer deposition, kurz: ALD) abgeschieden. Bei diesem Abscheideverfahren werden aus der Gasphase Monolagen von sehr hoher Qualität, also geringer Anzahl an Fehlstellen und Lunker abgeschieden. Auf diese Weise kann bereits bei Schichtdicken im nm-Bereich die Wasserstoffdiffusion stark reduziert werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die diamantartige Kohlenstoffschicht mittels einer Gasphasenabscheidung, vorzugsweise einer chemischen Gasphasenabscheidung aufgebracht/abgeschieden wird. Nach der ersten Schicht folgt die zweite als Schutzschicht dienende Funktionsschicht, aus diamond like carbon (DLC) von 1 bis 2 µm (Mikrometern), um die dünne erste Schicht (vorzugsweise Goldschicht) vor mechanischer Beschädigung zu schützen. DLC ist eine diamantartige/diamantähnliche Kohlenstoffschicht und zeichnet sich durch eine hohe chemische Resistenz, eine sehr hohe Abriebsfestigkeit und einen sehr niedrigen Reibkoeffizienten aus. Alle drei Eigenschaften dienen dem Schutz der ersten Schicht (Goldschicht).
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die diffusionshemmende Schicht derartig aufgebracht wird, dass die diffusionshemmende Schicht eine Dicke von einigen zehntel Nanometern, vorzugsweise von 20 bis 40 Nanometern aufweist.
  • Wiederum eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die diamantartige Kohlenstoffschicht derartig aufgebracht wird, dass die Kohlenstoffschicht eine Dicke im Mikrometer-Bereich, vorzugsweise von einigen Mikrometern, besonders bevorzugt von ca. 1 bis 2 Mikrometern aufweist.
  • Eine letzte vorteilhafte Ausführungsform sieht ferner den folgenden Schritt vor:
    • - Beschichten einer der ersten Membranseite gegenüberliegenden zweiten Membranseite der Trennmembran mit einer diamantartigen Kohlenstoffschicht.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Druckmessaufnehmer, umfassend:
    • einen im Wesentlichen metallischen Gehäusekörper; und
    • eine Trennmembran, welche unter Bildung einer Druckkammer zwischen einer Oberfläche des Gehäusekörpers und der Trennmembran druckdicht an den Gehäusekörper befestigt ist,
    • wobei von der Druckkammer ein hydraulischer Pfad sich durch den Gehäusekörper erstreckt, wobei die Trennmembran einen metallischen Werkstoff, insbesondere Edelstahl oder eine Nickelbasislegierung wie Hastelloy, aufweist, wobei
    • die Trennmembran auf einer dem Gehäusekörper abgewandten ersten Membranseite einen Schichtaufbau aufweist, welcher zumindest eine gegenüber Wasserstoffionen diffusionshemmende Schicht, insbesondere eine diffusionshemmende Goldschicht und eine diamantartige Kohlenstoffschicht umfasst, wobei die diffusionshemmende Schicht auf der ersten Membranseite und die diamantartige Kohlenstoffschicht auf der diffusionshemmenden Schicht aufgebracht ist.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmers sieht ferner vor, dass auf einer zweiten, dem Membranbett zugewandten und der ersten gegenüberliegenden Membranseite der Trennmembran, eine weitere diamantartige Kohlenstoffschicht aufgebracht ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmers umfasst ferner eine weitere Trennmembran, welche in der Druckkammer zwischen der Trennmembran und einem Abgang des hydraulischen Pfads angeordnet ist und vorzugsweise ebenfalls mit zumindest einer diamantartigen Kohlenstoffschicht beschichtet ist.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • 1: einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmers, und
    • 2: eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einen entsprechenden Schichtaufbau der Trennmembran.
  • 1 zeigt exemplarische einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Druckmessaufnehmer. Der in 1 gezeigte Druckmessaufnehmer hat einen metallischen Druckmittlerkörper 10 und eine Trennmembran 20, welche entlang eines Randbereichs 22 mit einer umlaufenden Schweißnaht mit einer Stirnfläche des Druckmittlerkörpers druckdicht verschweißt ist, so dass zwischen der Stirnfläche des Druckmittlerkörpers 10 und der Trennmembran 20 eine Druckkammer 12 ausgebildet ist, welche über einen Kanal 14, der sich von der Trennmembran 20 zugewandten Stirnfläche des Druckmittlerkörpers 10 durch den Druckmittlerkörper zu einer der Trennmembran 20 abgewandten rückseitigen Stirnfläche des Druckmittlers erstreckt, um den in der Druckkammer 12 herrschenden Druck zu übertragen.
  • Die Trennmembran 20 weist eine aufgeprägte Kontur 24a auf, die beispielsweise auf einer als Membranbett dienenden entsprechenden Kontur 16 an der Stirnfläche des Druckmittlers nach dem Fügen der Trennmembran 20 mit dem Druckmittlerkörper 10 abgeprägt sein kann, oder die vor dem Fügen der Trennmembran 20 mit dem Druckmittlerkörper 10 anderweitig geprägt sein kann. Der Druckmittlerkörper 10 weist eine zumindest abschnittsweise zylindrische Form auf, wobei die Trennmembran 20 kreisscheibenförmig ausgebildet ist. Üblicherweise weist die (unbeschichtete) Trennmembran eine Stärke von einigen zehn Mikrometer, bspw. ca. 35 µm auf.
  • Erfindungsgemäß ist die Trennmembran 20 als ein Schichtaufbau ausgebildet. Als Grundlage dient eine wie oben beschriebene und ausgebildete Trennmembran 20, wie sie auch im Stand der Technik bekannt ist. Die Trennmembran 20 weist insbesondere Edelstahl oder eine Nickelbasislegierung, wie bspw. Hastelloy, Inconel oder Monel auf. Auf die Trennmembran 20 wird durch das in 2 dargestellte erfindungsgemäße Verfahren ein zweischichtiger Aufbau aufgebracht, wobei zunächst eine erste als Diffusionsbarriere dienende diffusionshemmende Schicht 20a aufgebracht wird, auf die anschließend eine zweite als Schutzschicht dienende diamantartige Kohlenstoffschicht (englisch: „diamond-like carbon“) 20b aufgebracht wird.
  • Die erste Schicht 20a wird über ein Atomlagenabscheidungsverfahren (englisch: „atomic layer deposition“, kurz ALD) auf eine erste Membranseite der Trennmembran aufgebracht, sodass die erste Schicht 20a eine Dicke von lediglich einigen zehn Nanometern aufweist. Vorzugsweise weist die erste Schicht 20a Gold auf. Alternativ kann die erste Schicht 20a aber auch Silber, Titannitrid oder Chromoxid aufweisen. Dadurch, dass die erste Schicht 20a mittels eines Atomlagenabscheidungsverfahrens aufgebracht wird, reduziert sich die Anzahl von Fehlstellen und Lunkern in der Schicht im Vergleich zu anderen Abscheidungsverfahren, wie bspw. eine galvanische Abscheidung oder ein PVD (englische Abkürzung für: „physical vapor deposition“) Verfahren, sodass bereits mit Schichtdicken im nm-Bereich die Wasserstoffdiffusion erheblich reduziert werden kann. Die auf diese Weise abgeschiedene erste Schicht 20a weist eine Schichtdicke von einigen zehntel Nanometern auf.
  • Die zweite Schicht 20b wird über ein chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren (englisch: chemical vapour deposition, kurz CVD) auf die erste Schicht 20a aufgebracht. Die Abscheidung wird vorzugsweise derartig ausgeführt, dass die zweite Schicht 20b ein Schichtdicke von ca. 1 bis 2 Mikrometern im abgeschiedenen Zustand aufweist. Durch das Aufbringen der zweiten Schicht 20b wird die erste Schicht 20a vor mechanischer Beschädigung geschützt.
  • Um eine ungewollte Reibung zwischen der Trennmembran 20 und dem Membranbett 16 zu vermindern, kann optional auch eine zweite dem Membranbett 16 zugewandte und der ersten gegenüberliegende Membranseite der Trennmembran mit einer diamantartigen Kohlenstoffschicht 20c versehen sein.
  • Der in 1 dargestellte Druckmessaufnehmer kommuniziert über einen hydraulischen Pfad 14 des Druckmittlers 1b mit einer Wandlereinheit 2, welche ein druckabhängiges elektrisches Primärsignal bereitstellt, das von einer Elektronikeinheit 3 aufbereitet und ausgegeben wird. Der hydraulische Pfad umfasst eine Kapillarleitung 18, welche sich zwischen dem Druckmittlerkörper 10 und einer Wandlerkammer 32 erstreckt, in welcher ein piezoresistiver Druckmesswandler 32 angeordnet ist, wobei im vorliegenden Fall die Rückseite einer Messmembran des piezoresistiven Druckmesswandlers 34 mit Atmosphärendruck beaufschlagt wird, so dass der vorliegenden Druckmessaufnehmer ein Relativdruckmessaufnehmer ist. Die Elektronikeinheit 3 enthält in einem Gehäuse eine Verarbeitungsschaltung 36, welche das Primärsignal des piezoresistiven Druckmesswandlers 34 aufbereitet und in ein zur Ausgabe geeignetes Signal wandelt, welches beispielsweise ein Digitalsignal oder ein analoges Signal, insbesondere 4...20 mA sein kann. 1 zeigt zwar einen Relativdruckmessaufnehmer, allerdings ist die Erfindung nicht auf einen solchen beschränkt, sondern ist gleichermaßen auch auf einen Absolutdruckmessaufnehmer und/oder einen Differenzdruckmessaufnehmer übertragbar. Ferner ist die Erfindung auch nicht auf einen Druckmessaufnehmer mit Druckmittler, wie er in 1 dargestellt ist, beschränkt, sondern ist ebenfalls auch auf Druckmessaufnehmer ohne Druckmittler übertragbar, bei denen der Druck über einen internen hydraulischen Pfad des Druckmessaufnehmers kommuniziert wird.
  • Ergänzend kann der Druckmessaufnehmer eine weitere Trennmembran 40 umfassen, welche in der Druckkammer zwischen der Trennmembran 20 und einem Abgang des hydraulischen Pfads 14 angeordnet ist. Die weitere Trennmembran 40 kann ferner optional zumindest an einer der Trennmembran zugewandten ersten Seite ebenfalls mit einer diamantartigen Kohlenstoffschicht beschichtet sein. Ferner kann die weitere Trennmembran 40 an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite ebenfalls mit einer diamantartigen Kohlenstoffschicht beschichtet sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013110968 A1 [0005]

Claims (9)

  1. Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Trennmembran für einen Druckmessaufnehmer mit wenigstens folgenden Schritten: - Bereitstellen einer Trennmembran (S100); - Beschichten einer ersten Membranseite der Trennmembran mit einer gegenüber Wasserstoffionen diffusionshemmenden Schicht, insbesondere einer diffusionshemmenden Goldschicht (S200); - Beschichten zumindest der diffusionshemmenden Schicht mit einer diamantartigen Kohlenstoffschicht (S300).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die diffusionshemmende Schicht mittels einer Atomlagenabscheidung aufgebracht/abgeschieden wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die diamantartige Kohlenstoffschicht mittels einer Gasphasenabscheidung, vorzugsweise einer chemischen Gasphasenabscheidung aufgebracht/abgeschieden wird.
  4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die diffusionshemmende Schicht derartig aufgebracht wird, dass die diffusionshemmende Schicht eine Dicke von einigen zehntel Nanometern, vorzugsweise von 20 bis 40 Nanometern aufweist.
  5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die diamantartige Kohlenstoffschicht derartig aufgebracht wird, dass die Kohlenstoffschicht eine Dicke im Mikrometer-Bereich, vorzugsweise von einigen Mikrometern, besonders bevorzugt von ca. 1 bis 2 Mikrometern aufweist.
  6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit folgendem Schritt: - Beschichten einer der ersten Membranseite gegenüberliegenden zweiten Membranseite der Trennmembran mit einer diamantartigen Kohlenstoffschicht (S400).
  7. Druckmessaufnehmer, umfassend: einen im Wesentlichen metallischen Gehäusekörper (1a, 1b, 1c); und eine Trennmembran (20), welche unter Bildung einer Druckkammer (12) zwischen einer Oberfläche des Gehäusekörpers und der Trennmembran druckdicht an den Gehäusekörper befestigt ist, wobei von der Druckkammer ein hydraulischer Pfad (14) sich durch den Gehäusekörper (10) erstreckt, wobei die Trennmembran (20) einen metallischen Werkstoff, insbesondere Edelstahl oder eine Nickelbasislegierung wie Hastelloy, aufweist, wobei die Trennmembran auf einer dem Gehäusekörper abgewandten ersten Membranseite einen Schichtaufbau aufweist, welcher zumindest eine gegenüber Wasserstoffionen diffusionshemmende Schicht (20a), insbesondere eine diffusionshemmende Goldschicht und eine diamantartige Kohlenstoffschicht (20b) umfasst, wobei die diffusionshemmende Schicht auf der ersten Membranseite und die diamantartige Kohlenstoffschicht auf der diffusionshemmenden Schicht aufgebracht ist.
  8. Druckmessaufnehmer nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ferner auf einer zweiten dem Membranbett (16) zugewandten und der ersten gegenüberliegenden Membranseite der Trennmembran eine weitere diamantartige Kohlenstoffschicht (20c) aufgebracht ist.
  9. Druckmessaufnehmer nach dem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend eine weitere Trennmembran (40), welche in der Druckkammer zwischen der Trennmembran und einem Abgang des hydraulischen Pfads angeordnet ist und vorzugsweise ebenfalls mit zumindest einer diamantartigen Kohlenstoffschicht beschichtet ist.
DE102018130291.6A 2018-11-29 2018-11-29 Verfahren zum Herstellen einer Trennmembran eines Druckmessaufnehmers und Druckmessaufnehmer Pending DE102018130291A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018130291.6A DE102018130291A1 (de) 2018-11-29 2018-11-29 Verfahren zum Herstellen einer Trennmembran eines Druckmessaufnehmers und Druckmessaufnehmer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018130291.6A DE102018130291A1 (de) 2018-11-29 2018-11-29 Verfahren zum Herstellen einer Trennmembran eines Druckmessaufnehmers und Druckmessaufnehmer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018130291A1 true DE102018130291A1 (de) 2020-06-04

Family

ID=70681124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018130291.6A Pending DE102018130291A1 (de) 2018-11-29 2018-11-29 Verfahren zum Herstellen einer Trennmembran eines Druckmessaufnehmers und Druckmessaufnehmer

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018130291A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020125681A1 (de) 2020-10-01 2022-04-07 Vega Grieshaber Kg Druckmesszelle
EP4286815A1 (de) * 2022-06-03 2023-12-06 WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG Membranvorrichtung mit schichtaufbau

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013110968A1 (de) 2012-10-05 2014-04-10 Hitachi, Ltd. Druckmessumformer und Übertragungsverfahren
US20150377730A1 (en) * 2014-06-30 2015-12-31 Rosemount Inc. Process pressure transmitter with seal having diamond like carbon coating
DE102014113543A1 (de) * 2014-09-19 2016-03-24 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Medienbeständige Multilagenbeschichtung für ein Messgerät der Prozesstechnik

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013110968A1 (de) 2012-10-05 2014-04-10 Hitachi, Ltd. Druckmessumformer und Übertragungsverfahren
US20150377730A1 (en) * 2014-06-30 2015-12-31 Rosemount Inc. Process pressure transmitter with seal having diamond like carbon coating
DE102014113543A1 (de) * 2014-09-19 2016-03-24 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Medienbeständige Multilagenbeschichtung für ein Messgerät der Prozesstechnik

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020125681A1 (de) 2020-10-01 2022-04-07 Vega Grieshaber Kg Druckmesszelle
EP4286815A1 (de) * 2022-06-03 2023-12-06 WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG Membranvorrichtung mit schichtaufbau

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1991849B1 (de) Hochtemperatur-drucksensorelement, insbesondere zur messung von drücken innerhalb von triebwerken, verfahren zu dessen herstellung und bauteil für triebwerke
WO2008058406A1 (de) Vakuummembranmesszelle und verfahren zur herstellung einer derartigen messzelle
DE102014119108A1 (de) Drucksensor mit einem keramischen Grundkörper
DE102010063065A1 (de) Drucksensor und Verfahren zu dessen Herstellung+
DE102018130291A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Trennmembran eines Druckmessaufnehmers und Druckmessaufnehmer
DE102009003178A1 (de) Keramisches Bauteil mit mindestens einer elektrischen Durchführung, Verfahren zu dessen Herstellung und Drucksensor mit einem solchen Bauteil
DE102007030910A1 (de) Drucksensor
DE102014103142A1 (de) Druckmessaufnehmer
DE19510688C2 (de) Dichtungsdiaphragmastruktur für eine Druckmessvorrichtung
WO2021121863A1 (de) Fügen von zwei bauteilen eines feldgeräts der prozess- und automatisierungstechnik
EP0461459A1 (de) Druckmessumformer mit einem rotationssymmetrischen Drucksensor aus Keramik
DE102016112200A1 (de) Druckaufnehmer
EP3194906B1 (de) Medienbeständige multilagenbeschichtung für ein messgerät der prozesstechnik
DE102016112198A1 (de) Druckaufnehmer
DE102013101403B4 (de) Sensor zur Ermittlung einer Prozessgröße eines Mediums und Verfahren zur Herstellung des Sensors
EP3807608B1 (de) Druckmesseinrichtung und verfahren zu deren herstellung
DE102016218211A1 (de) Drucksensor zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums in einem Messraum
WO2008065091A2 (de) Trennmembran für hydraulische druckmittler sowie druckmittler und druckmessgeräte mit solchen trennmembranen
DE102007037169A1 (de) Drucksensor und Druckaufnehmer
DE102022112650A1 (de) Druckmesseinrichtung
DE102008049143A1 (de) Drucksensor
DE102008043171A1 (de) Drucksensor, insbesondere Drucksensortechnik
DE102016102775A1 (de) Kapazitiver Drucksensor
DE102021122572A1 (de) Verfahren zum Fügen von Komponenten zur Bildung einer Baugruppe eines Feldgerätes der Prozessautomatisierung
DE102021129594A1 (de) Baugruppe eines Feldgerätes zur Bestimmung oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified